基于PRO-E軟件的典型地質(zhì)PDC鉆頭的應力分析.pdf

1、PDC（聚晶金剛石復合片）鉆頭的強度對鉆進效果有著決定性影響。通過大量現(xiàn)場鉆進結(jié)果表明，90％以上鉆頭因鉆頭體超前損壞和切削齒失效等因素導致鉆頭報廢，造成了大量浪費。因此，有必要開展PDC鉆頭切削載荷和鉆頭強度等方面的研究，其具有重要的理論和實際意義。 論文通過對已失效鉆頭分析，總結(jié)出鉆頭失效類型有鉆頭體失效和切削齒失效，并討論了影響失效的主要因素，在此基礎上選擇了兩種典型的地質(zhì)PDC鉆頭作為研究對象。其次，從鉆頭切削齒與巖石之

2、間的相互作用關(guān)系展開分析，在巖石力學和類比金屬切削力學基礎上，導出了切削齒單元體模型剪切面和切削面上應力公式。最后，采用PRO/ENGINEER軟件建立了典型地質(zhì)PDC鉆頭的三維實體模型，通過對模型進行有限元分析，發(fā)現(xiàn)切削齒切削深度越深，切削齒上應力越小，但切削齒的磨損速度加快；當其它參數(shù)不變時，巖石力學參數(shù)越大，切削齒上應力越大；當切削深度一定時，切削面積與弧長越大，切削齒上應力越小。根據(jù)分析的結(jié)果對鉆頭切削齒形狀進行改進，并對改進后